RU2817593C1 - Modular gas preparation and distribution system - Google Patents
Modular gas preparation and distribution system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2817593C1 RU2817593C1 RU2023126421A RU2023126421A RU2817593C1 RU 2817593 C1 RU2817593 C1 RU 2817593C1 RU 2023126421 A RU2023126421 A RU 2023126421A RU 2023126421 A RU2023126421 A RU 2023126421A RU 2817593 C1 RU2817593 C1 RU 2817593C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- module
- shut
- distribution
- valves
- Prior art date
Links
- 238000009826 distribution Methods 0.000 title claims abstract description 85
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 88
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 52
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 51
- 238000004868 gas analysis Methods 0.000 claims abstract description 30
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 416
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 94
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 47
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 20
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 16
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 4
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 4
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к системам для распределения газа [МПК: F17D1/04, F17D3/00, F17D3/01, F17D3/18, F23N1/02; СПК: F17D1/04, F17D3/00, F17D3/01, F17D3/18, F23N1/02].The invention relates to systems for gas distribution [IPC: F17D1/04, F17D3/00, F17D3/01, F17D3/18, F23N1/02; SPK: F17D1/04, F17D3/00, F17D3/01, F17D3/18, F23N1/02].
Из уровня техники известна БЛОЧНАЯ АВТОМАТИЧЕСКАЯ ГАЗОСМЕСИТЕЛЬНАЯ И ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СМЕСИ ГОРЮЧЕГО ГАЗА С ВОЗДУХОМ ЕДИНОЙ ТЕПЛОТЫ СГОРАНИЯ [ЕА 200301285 А1, опубл. 22.12.2003], которая содержит блоки редуцирования, переключателей, подогревателя газа, защитной системы, учета и расхода газа на входе, одоризации, сигнализации и КИП, отличающаяся тем, что дополнительно включает автоматическую газосмесительную станцию (АТС), установленную на газораспределительных системах газоснабжения городов и населенных пунктов, причем автоматическая газосмесительная станция содержит:Known from the prior art is a BLOCK AUTOMATIC GAS MIXING AND GAS DISTRIBUTION SYSTEM FOR OBTAINING A MIXTURE OF COMBUSTIBLE GAS WITH AIR WITH A SINGLE HEAT OF COMBUSTION [EA 200301285 A1, publ. 12.22.2003], which contains reduction units, switches, a gas heater, a protective system, metering and gas flow at the inlet, odorization, alarm and instrumentation, characterized in that it additionally includes an automatic gas mixing station (ATS) installed on the gas distribution systems of gas supply to cities and populated areas, and the automatic gas mixing station contains:
а) блок воздушного компрессора, состоящий и воздушного компрессора, фильтра, ресивера, блока редуцирования и обратного клапана;a) an air compressor unit, consisting of an air compressor, a filter, a receiver, a reduction unit and a check valve;
б) блок смесителя газа и воздуха, состоящий из газосмесителя, регулируемой эжекторной смесительной установки, включающей четыре вентилятора и четыре регулируемых эжекторных смесителя, содержащих регулируемое сопло, камеру смешения, диффузор, конфузор и патрубок;b) a gas and air mixer unit, consisting of a gas mixer, an adjustable ejector mixing unit, including four fans and four adjustable ejector mixers containing an adjustable nozzle, a mixing chamber, a diffuser, a confuser and a pipe;
в) блок пропорционального устройства, состоящий из датчика расходомера воздуха, клапана, регулирующего расход воздуха, обратного клапана, регулирующего расход газа, датчик расходомер газа и регулятор соотношения газа и воздуха.c) a proportional device block consisting of an air flow meter sensor, a valve that regulates air flow, a check valve that regulates gas flow, a gas flow meter sensor and a gas-air ratio regulator.
Недостатком данного аналога является то, что в данной системе не предусмотрено возможности автоматического управления в режиме реального времени для подачи заданной калорийности газового топлива на газогорелочное оборудование потребителя, в следствие чего увеличивается расход газа, а также отсутствуют возможности по минимизации вредных выбросов (СО, NO, CO2, NO2), содержащихся в продуктах горения.The disadvantage of this analogue is that this system does not provide the possibility of automatic control in real time for supplying a given calorific value of gas fuel to the consumer’s gas burner equipment, as a result of which gas consumption increases, and there are also no opportunities to minimize harmful emissions (CO, NO, CO2, NO2) contained in combustion products.
Кроме того, из уровня техники известна СИСТЕМА УТИЛИЗАЦИИ ГАЗА НИЗКОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ [CN214944408U, опубл. 30.11.2021], включающая систему подачи газа низкой концентрации, систему подачи газа высокой концентрации, смеситель, систему газораспределения и безопасной транспортировки, систему рекуперации тепла сгорания и магистраль, устройство управления; Система подачи газа низкой концентрации включает газопровод низкой концентрации, причем выход газопровода низкой концентрации соединен с входом газа низкой концентрации смесителя; Газопровод низкой концентрации обеспечен газом низкой концентрации. Манометр измерения давления, детектор концентрации газа низкой концентрации, детектор расхода газа низкой концентрации и регулирующий клапан газа низкой концентрации; Система подачи газа высокой концентрации включает газопровод высокой концентрации, причем выход газопровода высокой концентрации соединен с входом газа высокой концентрации смесителя; газопровод высокой концентрации обеспечен газом высокой концентрации. Детектор давления, детектор концентрации газа высокой концентрации, детектор потока газа высокой концентрации и регулирующий клапан газа высокой концентрации; Система газораспределения и безопасной подачи включает в себя газопровод смешанного газа, хвостовой газопровод, трубопровод возврата инертного газа, трубопровод азотной защиты, теплообменник и циркуляционный вентилятор; Смешанный газопровод представляет собой двухслойную конструкцию с внутренней и внешней муфтой; входной конец внутренней втулки соединен с выпускным отверстием смешанного газа смесителя, а выходной конец внутренней втулки соединен с теплообменником. Подключен низкотемпературный вход теплообменника; низкотемпературный выход теплообменника соединен с системой рекуперации тепла сгорания;In addition, a LOW CONCENTRATION GAS RECYCLING SYSTEM is known from the prior art [CN214944408U, publ. 11.30.2021], including a low concentration gas supply system, a high concentration gas supply system, a mixer, a gas distribution and safe transportation system, a combustion heat recovery system and a pipeline, a control device; The low concentration gas supply system includes a low concentration gas line, wherein an outlet of the low concentration gas line is connected to a low concentration gas inlet of the mixer; The low concentration gas pipeline is provided with low concentration gas. Pressure measuring gauge, low concentration gas concentration detector, low concentration gas flow detector and low concentration gas control valve; The high concentration gas supply system includes a high concentration gas line, wherein an outlet of the high concentration gas line is connected to a high concentration gas inlet of the mixer; a high concentration gas pipeline is provided with high concentration gas. Pressure detector, high concentration gas concentration detector, high concentration gas flow detector and high concentration gas control valve; The gas distribution and safety supply system includes mixed gas pipeline, tail gas pipeline, inert gas return pipeline, nitrogen protection pipeline, heat exchanger and circulation fan; The mixed gas pipeline is a two-layer structure with an internal and external coupling; the inlet end of the inner sleeve is connected to the mixed gas outlet of the mixer, and the outlet end of the inner sleeve is connected to the heat exchanger. The low temperature input of the heat exchanger is connected; the low-temperature output of the heat exchanger is connected to the combustion heat recovery system;
Высокотемпературный выход теплообменника соответственно соединен с линией возврата инертного газа и линией возврата инертного газа, другой конец линии возврата инертного газа соединен с внешним корпусом, а линия возврата инертного газа снабжена инертным манометр давления газа, линия возврата инертного газа. Детектор концентрации, детектор потока инертного газа и регулирующий клапан инертного газа;The high temperature outlet of the heat exchanger is respectively connected to the inert gas return line and the inert gas return line, the other end of the inert gas return line is connected to the outer casing, and the inert gas return line is equipped with an inert gas pressure gauge, the inert gas return line. Concentration detector, inert gas flow detector and inert gas control valve;
Трубопровод защиты от азота соединен с внешним корпусом, а трубопровод защиты от азота снабжен клапаном регулирования азота;The nitrogen protection pipe is connected to the outer casing, and the nitrogen protection pipe is equipped with a nitrogen control valve;
Наружный корпус снабжен выходом инертного газа, причем выход инертного газа соединен с трубопроводом хвостового газа;The outer casing is provided with an inert gas outlet, the inert gas outlet being connected to a tail gas pipeline;
Вход циркуляционного вентилятора соединен с выпускным отверстием системы рекуперации тепла сгорания, а выход циркуляционного вентилятора соединен с высокотемпературным входом теплообменника;The inlet of the circulation fan is connected to the exhaust port of the combustion heat recovery system, and the output of the circulation fan is connected to the high temperature inlet of the heat exchanger;
Детектор давления газа низкой концентрации, детектор концентрации газа низкой концентрации, детектор потока газа низкой концентрации, регулирующий клапан газа низкой концентрации, детектор давления газа высокой концентрации, детектор концентрации газа высокой концентрации, детектор потока газа высокой концентрации, регулирующий клапан газа высокой концентрации, датчик давления инертного газа, детектор концентрации инертного газа, детектор расхода инертного газа, регулирующий клапан инертного газа, регулирующий клапан азота, циркуляционный вентилятор и система рекуперации тепла сгорания - все это связано с главным блоком управления, который управляет системой.Low concentration gas pressure detector, low concentration gas concentration detector, low concentration gas flow detector, low concentration gas control valve, high concentration gas pressure detector, high concentration gas concentration detector, high concentration gas flow detector, high concentration gas control valve, pressure sensor inert gas, inert gas concentration detector, inert gas flow detector, inert gas control valve, nitrogen control valve, circulation fan and combustion heat recovery system are all connected to the main control unit, which controls the system.
Недостатком данного аналога является то, что в данной системе не предусмотрено возможности автоматического управления в режиме реального времени для подачи заданной калорийности газового топлива на газогорелочное оборудование потребителя, в следствие чего увеличивается расход газа, а также отсутствуют возможности по минимизации вредных выбросов (СО, NO, CO2, NO2), содержащихся в продуктах горения.The disadvantage of this analogue is that this system does not provide the possibility of automatic control in real time for supplying a given calorific value of gas fuel to the consumer’s gas burner equipment, as a result of which gas consumption increases, and there are also no opportunities to minimize harmful emissions (CO, NO, CO2, NO2) contained in combustion products.
Кроме того, из уровня техники известна СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ТРУБОПРОВОДА ПРИРОДНОГО ГАЗА ПЕРЕД ПЕЧЬЮ [CN 216743848U, опубл. 14.06.2022], которая включает газопровод природного газа, обводной трубопровод фильтра и дисперсионный трубопровод; газопровод природного газа состоит из передней секции газопровода и задней секции газопровода природного газа, при этом передняя секция газопровода расположена вдоль направления потока природного газа. Кроме того ручной запорный клапан А и фильтр природного газа А установлены последовательно, фильтр природного газа В установлен на обводной трубе фильтра, а фильтр природного газа В подключается параллельно фильтру природного газа А через обводную трубу фильтра; передняя секция природного газа перед фильтром природного газа А на трубопроводе имеется ручной запорный клапан В, а ручной запорный клапан D на передней части газопровода после фильтра природного газа А; ручной запорный клапан F на обводной трубе фильтра перед фильтром природного газа В и байпас фильтра за фильтром природного газа, фильтр природного газа В. Трубопровод оборудован ручным запорным клапаном G, между передней частью газопровода и задней частью газопровода установлен автоматический клапан регулирования давления, задняя часть газопровода Газопровод оснащен устройством дистанционной передачи сигнала давления А, устройством дистанционной передачи сигнала расхода и устройством дистанционной передачи сигнала температуры последовательно вдоль направления потока природного газа. Устройство дистанционной передачи сигнала, пневматический запорный клапан А, сигнал давления, устройство дистанционной передачи В, электрический клапан регулирования расхода, пневматический запорный клапан В, устройство дистанционной передачи сигнала давления С, обратный клапан, ручной запорный клапан Е и смеситель природного газа/воздуха для горения; излучающая труба состоит из основного излучающего устройства труба и излучающий патрубок 1, излучающий патрубок 2, излучающий патрубок 3, излучающий патрубок 4 и излучающий патрубок 5. Основная излучающая труба соединена с выходом автоматического клапана регулирования давления через излучающий патрубок, патрубок 1. На заднем участке газопровода на первом отводящем патрубке установлен предохранительный клапан, основной отводящий трубопровод присоединяется к заднему участку газопровода перед пневмозапорным клапаном А. через второй расширяющийся патрубок; второй расширяющийся патрубок оборудован ручным запорным клапаном Н; основной расширяющийся трубопровод проходит через расширяющийся патрубок. Третий отводной трубопровод соединен с задним газопроводом после пневмоотвода. запорный клапан А, а автоматический предохранительный клапан установлен на отводном отводном трубопроводе 3; основной отходящий трубопровод соединен с задним трубопроводом природного газа после электрического клапана регулирования расхода через отходящий отводной трубопровод 4, а отходящий отводной трубопровод четыре соединен с задним газопроводом после электрического клапана регулирования расхода. Установите ручной запорный клапан I; основной расходящийся трубопровод соединяется с задним газопроводом перед обратным клапаном через расходящийся патрубок 5, а На расширяющемся патрубке 5 установлен ручной запорный кран J.In addition, a CONTROL SYSTEM FOR A NATURAL GAS PIPELINE IN FRONT OF A FURNACE [CN 216743848U, publ. 06.14.2022], which includes a natural gas pipeline, a filter bypass pipeline and a dispersion pipeline; The natural gas pipeline consists of a front section of the natural gas pipeline and a rear section of the natural gas pipeline, wherein the front section of the gas pipeline is located along the flow direction of the natural gas. In addition, manual shut-off valve A and natural gas filter A are installed in series, natural gas filter B is installed on the filter bypass pipe, and natural gas filter B is connected in parallel with natural gas filter A through the filter bypass pipe; the front section of natural gas before natural gas filter A on the pipeline has a manual shut-off valve B, and there is a manual shut-off valve D on the front of the gas pipeline after natural gas filter A; manual shut-off valve F on the filter bypass pipe before natural gas filter B and filter bypass after natural gas filter, natural gas filter B. The pipeline is equipped with a manual shut-off valve G, an automatic pressure control valve is installed between the front of the gas pipeline and the rear of the gas pipeline, the rear of the gas pipeline The gas pipeline is equipped with a device for remote transmission of a pressure signal A, a device for remote transmission of a flow signal and a device for remote transmission of a temperature signal sequentially along the direction of natural gas flow. Remote signal transmission device, pneumatic shut-off valve A, pressure signal, remote transmission device B, electric flow control valve, pneumatic shut-off valve B, remote pressure signal transmission device C, check valve, manual shut-off valve E and natural gas/combustion air mixer ; The radiating pipe consists of the main radiating device pipe and radiating pipe 1, radiating pipe 2, radiating pipe 3, radiating pipe 4 and radiating pipe 5. The main radiating pipe is connected to the output of the automatic pressure control valve through the radiating pipe, pipe 1. At the rear section of the gas pipeline a safety valve is installed on the first outlet pipe, the main outlet pipeline is connected to the rear section of the gas pipeline in front of pneumatic shut-off valve A. through the second expanding pipe; the second expansion pipe is equipped with a manual shut-off valve H; The main expansion pipeline passes through the expansion pipe. The third outlet pipeline is connected to the rear gas pipeline after the pneumatic outlet. shut-off valve A, and an automatic safety valve is installed on the outlet outlet pipeline 3; the main outgoing pipeline is connected to the rear natural gas pipeline after the electric flow control valve through the outgoing branch pipeline 4, and the outgoing branch pipeline four is connected to the rear gas pipeline after the electric flow control valve. Install manual shut-off valve I; The main diverging pipeline is connected to the rear gas pipeline in front of the check valve through the diverging pipe 5, and a manual shut-off valve J is installed on the diverging pipe 5.
Недостатком данного аналога является то, что в данной системе не предусмотрено возможности автоматического управления в режиме реального времени для подачи заданной калорийности газового топлива на газогорелочное оборудование потребителя, в следствие чего увеличивается расход газа, а также отсутствуют возможности по минимизации вредных выбросов (СО, NO, CO2, NO2), содержащихся в продуктах горения.The disadvantage of this analogue is that this system does not provide the possibility of automatic control in real time for supplying a given calorific value of gas fuel to the consumer’s gas burner equipment, as a result of which gas consumption increases, and there are also no opportunities to minimize harmful emissions (CO, NO, CO2, NO2) contained in combustion products.
Наиболее близким по технической сущности является СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОЙ РЕГУЛИРОВКИ ТРУБОПРОВОДА ПРИРОДНОГО ГАЗА ПЕРЕД ПЕЧЬЮ И МЕТОД ЕЕ РАБОТЫ [CN 114110429 A, опубл. 01.03.2022], содержащее газопровод, обводной трубопровод фильтра и выпускной трубопровод; трубопровод природного газа состоит из трубопровода природного газа в передней части и трубопровода природного газа в задней части, причем трубопровод природного газа в передней части расположен последовательно вдоль направления потока природного газа. Предусмотрены ручной запорный клапан А и фильтр природного газа А; фильтр В природного газа расположен на обводном трубопроводе фильтра, и фильтр В природного газа соединен параллельно с фильтром А природного газа через обводной трубопровод фильтра; В верхней части установлен ручной запорный клапан В. и ручной запорный клапан D установлен на переднем трубопроводе природного газа после фильтра А природного газа; ручной запорный клапан F установлен на байпасном трубопроводе фильтра перед фильтром природного газа В, а байпасный трубопровод фильтра после фильтра природного газа В установлен. Ручной запорный клапан G установлен в верхней части; между трубопроводом природного газа в передней части и трубопроводом природного газа в задней части установлен автоматический клапан регулирования давления; устройство А дистанционной передачи газа для сигнала давления, устройство дистанционной передачи сигнала расхода и сигнала температуры расположены последовательно вдоль направления потока природного газа на трубопроводе природного газа в задней части. Устройство дистанционной передачи, пневматический запорный клапан А, устройство дистанционной передачи сигнала давления В, электрический клапан регулирования расхода, пневматический запорный клапан В, устройство дистанционной передачи сигнала давления С, обратный клапан, ручной запорный клапан Е и смеситель природного газа/воздуха для горения; Все Выпускной трубопровод состоит из выпускного основного трубопровода, выпускного отвода 1, вентиляционного отвода 2, вентиляционного отвода 3, вентиляционного отвода 4 и вентиляционного отвода 5. На первой части газоотводного ответвления установлен предохранительный клапан.; основной газоотводный трубопровод соединен с последним газопроводом перед пневматическим запорным клапаном А через газоотводный отводной трубопровод 2, а на втором газоотводном отводном трубопроводе установлен ручной запорный клапан Н; трубопровод вентиляционного патрубка проходит через вентиляционный патрубок. Трубопровод 3 соединен с задним газопроводом после пневматического запорного клапана А, и на третьем патрубке установлен автоматический выпускной клапан; Ручной запорный клапан I; газоотводный магистральный трубопровод соединен с газопроводом перед обратным клапаном через газоотводный патрубок 5, а на газоотводном патрубке 5 установлен ручной запорный клапан J.The closest in technical essence is the SYSTEM OF AUTOMATIC ADJUSTMENT OF THE NATURAL GAS PIPELINE IN FRONT OF THE FURNACE AND ITS OPERATION METHOD [CN 114110429 A, publ. 03/01/2022], containing a gas pipeline, a filter bypass pipeline and an outlet pipeline; The natural gas pipeline is composed of a natural gas pipeline in the front part and a natural gas pipeline in the rear part, and the natural gas pipeline in the front part is arranged sequentially along the flow direction of the natural gas. A manual shut-off valve A and a natural gas filter A are provided; the natural gas filter B is located on the filter bypass line, and the natural gas filter B is connected in parallel with the natural gas filter A through the filter bypass line; A manual shut-off valve B is installed at the top, and a manual shut-off valve D is installed on the forward natural gas pipeline after the natural gas filter A; a manual shut-off valve F is installed on the filter bypass pipe before natural gas filter B, and a filter bypass pipe after natural gas filter B is installed. Manual shut-off valve G is installed at the top; An automatic pressure control valve is installed between the natural gas pipeline at the front and the natural gas pipeline at the rear; a gas remote transmission device A for a pressure signal, a remote gas transmission device for a flow signal and a temperature signal are arranged sequentially along the flow direction of natural gas on the natural gas pipeline at the rear. Remote transmission device, pneumatic shut-off valve A, remote pressure signal transmission device B, electric flow control valve, pneumatic shut-off valve B, remote pressure signal transmission device C, check valve, manual shut-off valve E and natural gas/combustion air mixer; All The exhaust pipeline is composed of exhaust main pipeline, exhaust outlet 1, ventilation outlet 2, ventilation outlet 3, ventilation outlet 4 and ventilation outlet 5. A safety valve is installed on the first part of the gas outlet branch; the main gas outlet pipeline is connected to the last gas pipeline before the pneumatic shut-off valve A through the gas outlet outlet pipeline 2, and a manual shut-off valve H is installed on the second gas outlet pipeline; The vent pipe runs through the vent pipe. Pipeline 3 is connected to the rear gas pipeline after pneumatic shut-off valve A, and an automatic release valve is installed on the third pipe; Manual shut-off valve I; the gas outlet main pipeline is connected to the gas pipeline in front of the check valve through the gas outlet pipe 5, and a manual shut-off valve J is installed on the gas outlet pipe 5.
При этом Способ работы системы автоматической регулировки трубопровода природного газа перед печью включает:In this case, the method of operation of the automatic adjustment system for the natural gas pipeline in front of the furnace includes:
1) Нормальное рабочее состояние:1) Normal working condition:
После того, как газ в трубопроводе природного газа сначала заменяется инертным газом, природный газ поступает со входного конца трубопровода природного газа, и его давление превышает давление, необходимое на выходном конце; Автоматический клапан регулирования давления, пневматический запорный клапан А, электрический клапан регулирования расхода, пневматический запорный клапан В и ручной запорный клапан Е открыты, а остальные клапаны закрыты; регулируют автоматический клапан регулирования давления и электрический клапан регулирования расхода таким образом, чтобы значение расхода и значение давления были близки к целевому значению, а затем переключают систему в автоматический режим; Целевое значение сравнивается и оценивается для реализации автоматической регулировки блокировки степени открытия и закрытия запорной арматуры;After the gas in the natural gas pipeline is first replaced by inert gas, the natural gas comes from the inlet end of the natural gas pipeline and its pressure exceeds the pressure required at the outlet end; Automatic pressure control valve, pneumatic shut-off valve A, electric flow control valve, pneumatic shut-off valve B and manual shut-off valve E are open, and the other valves are closed; adjusting the automatic pressure control valve and the electric flow control valve so that the flow value and pressure value are close to the target value, and then switches the system to automatic mode; The target value is compared and evaluated to implement automatic locking adjustment of the opening and closing degree of the shut-off valves;
2) Статус обслуживания фильтра:2) Filter maintenance status:
При необходимости ремонта фильтра природного газа А закрывают ручной запорный клапан Р, одновременно открывают ручной запорный клапан F и ручной запорный клапан G, а затем закрывают ручной запорный клапан. В и ручной запорный клапан D, чтобы подсоединить перепускной трубопровод фильтра, открывают ручной запорный клапан клапан С для сброса давления и дренажа. Когда манометр В показывает нормальное давление, ремонтируют, чистят или заменяют фильтр природного газа А; после чего закрывают ручной запорный клапан С, открывают ручной запорный клапан В и ручной запорный клапан в последовательности D. Закрывают ручной запорный клапан F и ручной запорный клапан G и возвращают систему к нормальному рабочему состоянию;When it is necessary to repair the natural gas filter A, close the manual shut-off valve P, simultaneously open the manual shut-off valve F and the manual shut-off valve G, and then close the manual shut-off valve. B and manual shut-off valve D to connect the filter bypass line, open manual shut-off valve valve C to relieve pressure and drain. When pressure gauge B shows normal pressure, repair, clean or replace natural gas filter A; then close manual stop valve C, open manual stop valve B and manual stop valve in sequence D. Close manual stop valve F and manual stop valve G and return the system to normal operating condition;
3) Статус сбоя питания:3) Power failure status:
При сбое электропитания пневматический запорный клапан А и пневматический запорный клапан В автоматически закрываются и не будет вновь открыты до тех пор, пока электропитание не будет восстановлено;When power failure occurs, pneumatic shut-off valve A and pneumatic shut-off valve B will automatically close and will not be reopened until power is restored;
4) Аномальное состояние давления:4) Abnormal pressure condition:
Когда давление на входном конце трубопровода природного газа превышает установленное значение, предохранительный клапан автоматически открывается для защиты от сброса давления; в то же время центральная система управления отображает сигнал тревоги об аномальном давлении, и вручную осуществляется выбор, открывать ли автоматический выпускной клапан для выпуска; если входной конец трубопровода природного газа, когда давление ниже заданного значения, пневматический запорный клапан А и пневматический запорный клапан В автоматически закрываются, а обратный поток смеси газа, содержащей воздух, предотвращается через обратный клапан;When the pressure at the inlet end of the natural gas pipeline exceeds the set value, the safety valve will automatically open to protect against pressure release; at the same time, the central control system displays the abnormal pressure alarm, and manually selects whether to open the automatic release valve to release; if the inlet end of the natural gas pipeline, when the pressure is lower than the set value, the pneumatic stop valve A and the pneumatic stop valve B are automatically closed, and the reverse flow of the gas mixture containing air is prevented through the check valve;
5) Долгосрочное прекращение работы:5) Long-term shutdown:
Если производство остановлено на длительное время, сначала закрывают ручной запорный клапан А на газопроводе, а затем открывают ручной запорный клапан Н, ручной запорный клапан I и ручной запорный клапан J для поэтапного выпуска остаточного природного газа из газопровода.If production is stopped for a long time, first close the manual shut-off valve A on the gas pipeline, and then open the manual shut-off valve H, manual shut-off valve I and manual shut-off valve J to release the residual natural gas from the gas pipeline in stages.
Недостатком прототипа является то, что в нем отсутствует возможность автоматического управления системой в режиме реального времени в целях подачи заданной калорийности газового топлива потребителю при одновременной минимизации вредных выбросов (СО, NO, CO2, NO2), содержащихся в продуктах горения.The disadvantage of the prototype is that it does not have the ability to automatically control the system in real time in order to supply a given calorific value of gas fuel to the consumer while simultaneously minimizing harmful emissions (CO, NO, CO2, NO2) contained in combustion products.
Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа и создание системы, позволяющей учитывать индивидуальные характеристики газа, поступающего от внешнего источника, а также минимизирующей на 5% в автоматическом режиме расход такого газа, при этом одновременно поддерживающей калорийность газового топлива, поступающего на газогорелочное оборудование потребителя, на заданном уровне минимизирующей объем вредных выбросов, содержащихся в продуктах горения такого газового топлива.The objective of the invention is to eliminate the shortcomings of the prototype and create a system that allows taking into account the individual characteristics of gas supplied from an external source, as well as minimizing the consumption of such gas by 5% in automatic mode, while simultaneously maintaining the calorie content of the gas fuel supplied to the consumer’s gas burner equipment at a given level that minimizes the volume of harmful emissions contained in the combustion products of such gas fuel.
Техническим результатом настоящего изобретения является обеспечение возможности автоматического управления системой в режиме реального времени в целях подачи газового топлива заданной калорийности на газогорелочное оборудование потребителя при одновременной минимизации вредных выбросов (СО, NO, СО2, NO2), содержащихся в продуктах горения.The technical result of the present invention is to provide the ability to automatically control the system in real time in order to supply gas fuel of a given calorific value to the consumer's gas burner equipment while simultaneously minimizing harmful emissions (CO, NO, CO2, NO2) contained in combustion products.
1. Указанный технический результат достигается за счет того, что модульная система подготовки и распределения газов, содержащая модуль газораспределения, модуль анализа газов, модуль управления, модуль газосмешения, трубопровод отбора проб газа, трубопровод отбора газового топлива и трубопровод отбора проб окислителя, магистраль подачи газа в модуль газораспределения, магистраль подачи газа из модуля газораспределения в модуль газосмешения, магистраль подачи окислителя в модуль газосмешения, магистраль подачи газового топлива на газогорелочное оборудование потребителя, магистраль отвода продуктов горения и кабели передачи данных, при этом модули газораспределения и газосмешения содержат запорную арматуру, отличающаяся тем, что содержит трубопровод, соединяющий магистраль отвода продуктов горения и модуль анализа газов, выполненный с возможностью отбора проб продуктов горения, модуль анализа газов содержит измерительную аппаратуру, а модуль управления, соединен с модулем газораспределения, модулем анализа газов и модулем газосмешения с помощью кабелей передачи данных и содержит средства автоматического расчета степени открытия запорной арматуры модулей газораспределения и газосмешения, средства взаимодействия с запорной арматурой модуля газораспределения и модуля газосмешения и средства взаимодействия с измерительной аппаратурой модуля анализа газов, а модуль газосмешения содержит эжекторы и запорную арматуру, выполненные с возможностью управления от внешнего источника.1. The specified technical result is achieved due to the fact that a modular system for the preparation and distribution of gases, containing a gas distribution module, a gas analysis module, a control module, a gas mixing module, a gas sampling pipeline, a gas fuel sampling pipeline and an oxidizer sampling pipeline, a gas supply line into the gas distribution module, the gas supply line from the gas distribution module to the gas mixing module, the oxidizer supply line to the gas mixing module, the gas fuel supply line to the consumer's gas burner equipment, the combustion product exhaust line and data cables, wherein the gas distribution and gas mixing modules contain shut-off valves that differ in that it contains a pipeline connecting the exhaust line for combustion products and a gas analysis module configured to take samples of combustion products, the gas analysis module contains measuring equipment, and the control module is connected to the gas distribution module, gas analysis module and gas mixing module using transmission cables data and contains means for automatically calculating the degree of opening of the shut-off valves of the gas distribution and gas mixing modules, means for interacting with the shut-off valves of the gas distribution module and gas mixing module, and means for interacting with the measuring equipment of the gas analysis module, and the gas mixing module contains ejectors and shut-off valves configured to be controlled from an external source.
В частности, модуль анализа газов содержит измерительную аппаратуру такую как калориметры, газоанализаторы и газовые хроматографы, выполненные с возможностью управления от внешнего источника.In particular, the gas analysis module contains measuring equipment such as calorimeters, gas analyzers and gas chromatographs, configured to be controlled from an external source.
В частности, модуль управления содержит блок концевых выключателей и блок автоматизированной системы управления, представляющий собой программно-аппаратный комплекс.In particular, the control module contains a block of limit switches and a block of an automated control system, which is a hardware and software complex.
В частности, блок концевых выключателей содержит панели управления, выключатели и реле.In particular, the limit switch block contains control panels, switches and relays.
Краткое описание чертежей.Brief description of the drawings.
Фиг. 1 Функциональная схема МСПРГ.Fig. 1 Functional diagram of MSPRG.
Фиг. 2 Функциональная схема модуля управления МСПРГ.Fig. 2 Functional diagram of the MSPRG control module.
Фиг. 3 Блок-схема способа автоматического управления работой МСПРГ.Fig. 3 Block diagram of a method for automatically controlling the operation of MSPRG.
На фигурах обозначено: 1 - модуль газораспределения, 2 - модуль анализа газов, 3 - модуль управления, 4 - модуль газосмешения, 5 - магистрали, 6 - трубопроводы, 7 - кабели передачи данных, 8 - запорную арматуру, 9 - газогорелочное оборудование потребителя, 10 - блок концевых выключателей, 11 - блок автоматизированной системы управления, 12 - панели ручного управления, 13 - реле, 14 - выключатели, 15 - средства взаимодействия с измерительной аппаратурой, 16 - средства автоматического расчета степени открытия запорной арматуры для оптимизации калорийности газового топлива, 17 - средства автоматического расчета степени открытия запорной арматуры для минимизации содержания вредных выбросов в продуктах горения, 18 - средства автоматического расчета степени открытия запорной арматуры в модулях газораспределения и газосмешения для обеспечения соотношения окислителя и газа в газовом топливе в соотношениях, соответствующих требованиям безопасности, 19 - средства взаимодействия с запорной арматурой.The figures indicate: 1 - gas distribution module, 2 - gas analysis module, 3 - control module, 4 - gas mixing module, 5 - lines, 6 - pipelines, 7 - data cables, 8 - shut-off valves, 9 - consumer gas burner equipment, 10 - block of limit switches, 11 - block of automated control system, 12 - manual control panels, 13 - relays, 14 - switches, 15 - means of interaction with measuring equipment, 16 - means of automatically calculating the degree of opening of shut-off valves to optimize the calorific value of gas fuel, 17 - means for automatically calculating the degree of opening of shut-off valves to minimize the content of harmful emissions in combustion products, 18 - means for automatically calculating the degree of opening of shut-off valves in gas distribution and gas mixing modules to ensure the ratio of oxidizer and gas in gas fuel in ratios that meet safety requirements, 19 - means of interaction with shut-off valves.
Под степенью открытия запорной арматуры здесь и далее понимается величина, определяющая объем газовой смеси (газ/окислитель/газовое топливо) проходящей через запорную арматуру в единицу времени.Hereinafter, the degree of opening of the shut-off valve is understood as a value that determines the volume of the gas mixture (gas/oxidizer/gas fuel) passing through the shut-off valve per unit time.
Осуществление изобретения.Implementation of the invention.
Модульная система подготовки и распределения газов (далее - МСПРГ) (Фиг. 1) содержит модуль газораспределения 1, модуль анализа газов 2, модуль управления 3, модуль газосмешения 4, магистрали 5, трубопроводы 6 и кабели передачи данных 7.The modular system for the preparation and distribution of gases (hereinafter - MSPRG) (Fig. 1) contains a gas distribution module 1, a gas analysis module 2, a control module 3, a gas mixing module 4, lines 5, pipelines 6 and data cables 7.
Модуль газораспределения 1, выполненный с возможностью обеспечения понижения давления газовой смеси от уровня давления газа в магистрали 5 до уровня давления газа требуемого потребителю, включает типовое оборудование для газораспределительных устройств (ГРУ), газораспределительных подстанций (ГРП) или газораспределительных станций (ГРС), а именно фильтры, предохранительные запорные клапаны, регуляторы давления газа, предохранительные сбросные клапаны, контрольно-измерительные приборы, приборы учета расхода газа, запорную арматуру 8, а также устройство обводного газопровода, представляющее собой два отключающих устройства и продувочный трубопровод между ними, при этом запорная арматура 8 выполнена с возможностью управления и изменения степени открытия по сигналу от модуля управления 3.The gas distribution module 1, designed to provide a reduction in the pressure of the gas mixture from the gas pressure level in line 5 to the gas pressure level required by the consumer, includes standard equipment for gas distribution devices (GRU), gas distribution substations (GDS) or gas distribution stations (GDS), namely filters, safety shut-off valves, gas pressure regulators, safety relief valves, instrumentation, gas flow meters, shut-off valves 8, as well as a gas bypass pipeline device, which consists of two shut-off devices and a purge pipeline between them, with shut-off valves 8 made with the ability to control and change the degree of opening according to a signal from the control module 3.
Модуль газосмешения 4, выполненный с возможностью смешения газа и окислителя с образованием газового топлива, включает эжекторы, количество которых определяется расчетным методом в зависимости от расхода газа газогорелочным оборудованием потребителя 9 и запорную арматуру 8, выполненную с возможностью регулирования подачи газа и окислителя к эжекторам, при этом запорная арматура 8 выполнена с возможностью управления и изменения степени открытия по сигналу от модуля управления 3.The gas mixing module 4, made with the ability to mix gas and oxidizer to form gas fuel, includes ejectors, the number of which is determined by a calculation method depending on the gas consumption of the gas burner equipment of the consumer 9 and shut-off valves 8, made with the ability to regulate the supply of gas and oxidizer to the ejectors, when In this case, the shut-off valve 8 is configured to control and change the degree of opening according to a signal from the control module 3.
Модуль анализа газов 2, выполненный с возможностью определения в режиме реального времени калорийности и состава газа и газового топлива, а также состава окислителя, и продуктов горения, включающий измерительные приборы такие как калориметры, газоанализаторы и газовые хроматографы, выполненные с возможностью получения от модуля управления 3 сигналов задающих временные интервалы для проведения измерений и передачи результатов измерений в модуль управления 3.Gas analysis module 2, configured to determine in real time the caloric content and composition of gas and gas fuel, as well as the composition of the oxidizer, and combustion products, including measuring instruments such as calorimeters, gas analyzers and gas chromatographs, configured to receive from the control module 3 signals specifying time intervals for carrying out measurements and transmitting measurement results to control module 3.
Модуль управления 3 (Фиг. 2), включает блок концевых выключателей 10, выполненных с возможностью обеспечения ручного управления МСПРГ, содержащий панели управления 12, реле 13 и выключатели 14, а также блок автоматизированной системы управления 11, содержащий программно-аппаратный комплекс (на фигурах не показан), содержащий средства взаимодействия с измерительной аппаратурой 15, средства автоматического расчета степени открытия запорной арматуры для оптимизации калорийности газового топлива 16, средства автоматического расчета степени открытия запорной арматуры для минимизации содержания вредных выбросов в продуктах горения 17, средства автоматического расчета степени открытия запорной арматуры в модулях газораспределения и газосмешения для обеспечения соотношения окислителя и газа в газовом топливе в соотношениях, соответствующих требованиям безопасности 18, и средства взаимодействия с запорной арматурой 19, выполненной с возможностью управления по сигналу от внешнего источника. При этом средства взаимодействия с измерительной аппаратурой 15, средства автоматического расчета степени открытия запорной арматуры для оптимизации калорийности газового топлива 16, средства автоматического расчета степени открытия запорной арматуры для минимизации содержания вредных выбросов в продуктах горения 17, средства автоматического расчета степени открытия запорной арматуры в модулях газораспределения и газосмешения для обеспечения соотношения окислителя и газа в газовом топливе в соотношениях, соответствующих требованиям безопасности 18, и средства взаимодействия с запорной арматурой 19 представляют собой программно-аппаратные средства, такие как специализированное программное обеспечение и электронно-вычислительные устройства (компьютеры), обеспечивающие функционирование такого специализированного программного обеспечения и коммутаторы, обеспечивающие прием и передачу данных между устройствами.The control module 3 (Fig. 2) includes a block of limit switches 10, configured to provide manual control of the MSPRG, containing control panels 12, relays 13 and switches 14, as well as an automated control system block 11 containing a hardware and software complex (in the figures not shown), containing means for interaction with measuring equipment 15, means for automatically calculating the degree of opening of shut-off valves to optimize the calorific value of gas fuel 16, means for automatically calculating the degree of opening of shut-off valves to minimize the content of harmful emissions in combustion products 17, means for automatically calculating the degree of opening of shut-off valves in gas distribution and gas mixing modules to ensure the ratio of oxidizer and gas in gas fuel in ratios that meet safety requirements 18, and means of interaction with shut-off valves 19, configured to be controlled by a signal from an external source. At the same time, means of interaction with measuring equipment 15, means of automatically calculating the degree of opening of shut-off valves to optimize the calorific value of gas fuel 16, means of automatically calculating the degree of opening of shut-off valves to minimize the content of harmful emissions in combustion products 17, means of automatically calculating the degree of opening of shut-off valves in gas distribution modules and gas mixing to ensure the ratio of oxidizer and gas in gas fuel in ratios that meet safety requirements 18, and means of interaction with shut-off valves 19 are software and hardware, such as specialized software and electronic computing devices (computers) that ensure the functioning of such specialized software and switches that provide data reception and transmission between devices.
Модуль управления 3 соединен с модулем газораспределения 1, модулем анализа газов 2 и модулем газосмешения 4 с помощью кабелей передачи данных 7.Control module 3 is connected to gas distribution module 1, gas analysis module 2 and gas mixing module 4 using data cables 7.
Магистраль 5, выполненная с возможностью подачи газа от внешнего источника (на фигурах не показан), подключена к модулю газораспределения 1.Line 5, configured to supply gas from an external source (not shown in the figures), is connected to gas distribution module 1.
Модуль газораспределения 1 соединен с модулем газосмешения 4 с помощью магистрали 5, выполненной с возможностью подачи газа из модуля газораспределения 1 в модуль газосмешения 4.The gas distribution module 1 is connected to the gas mixing module 4 via line 5, configured to supply gas from the gas distribution module 1 to the gas mixing module 4.
Модуль газосмешения 4 соединен с помощью магистрали 5, выполненной с возможностью подачи окислителя в модуль газосмешения, с внешним источником подачи окислителя (на фигурах не показан), при этом в качестве окислителя может использоваться воздух, либо кислород, либо доменный газ, а также с газогорелочным оборудованием потребителя 9 с помощью магистрали 5, выполненной с возможностью подачи газового топлива, образующегося в результате смешения газа и окислителя в модуле газосмешения 4, на газогорелочное оборудование потребителя.The gas mixing module 4 is connected via line 5, configured to supply an oxidizer to the gas mixing module, with an external source of oxidizer supply (not shown in the figures), while air, or oxygen, or blast furnace gas can be used as an oxidizer, as well as with a gas burner consumer equipment 9 using line 5, configured to supply gas fuel generated as a result of mixing gas and oxidizer in the gas mixing module 4, to the consumer's gas burner equipment.
Кроме того, газогорелочное оборудование потребителя 9 соединено с магистралью 5, выполненной с возможностью отвода от газогорелочного оборудования потребителя 9 продуктов горения.In addition, the gas burner equipment of the consumer 9 is connected to a line 5, configured to remove combustion products from the gas burner equipment of the consumer 9.
Модуль анализа газов 2 соединен с помощью трубопровода 6, выполненного с возможностью отбора проб газа, с магистралью 5, соединяющей модуль газораспределения 1 и модуль газосмешения 4, с помощью трубопровода 6, выполненного с возможностью отбора проб газового топлива, с магистралью 5, соединяющей модуль газосмешения 4 и газогорелочное оборудование потребителя 9, с помощью трубопровода 6, выполненного с возможностью отбора проб окислителя, с магистралью 5, соединяющей модуль газосмешения 4 с внешним источником подачи окислителя (на фигурах не показан), а также с помощью трубопровода 6, выполненного с возможностью отбора проб продуктов горения, с магистралью 5, выполненной с возможностью отвода от газогорелочного оборудования потребителя 9 продуктов горения.The gas analysis module 2 is connected via pipeline 6, configured to take gas samples, with line 5 connecting the gas distribution module 1 and gas mixing module 4, via pipeline 6, configured to take gas fuel samples, to line 5 connecting the gas mixing module 4 and gas burner equipment of the consumer 9, using pipeline 6, configured to take samples of the oxidizer, with line 5 connecting the gas mixing module 4 with an external source of oxidizer supply (not shown in the figures), as well as using pipeline 6, configured to sample samples of combustion products, with a line 5 configured to remove combustion products from the gas burner equipment of the consumer 9.
Применение в составе МСПРГ модуля анализа газов 2, содержащего измерительную аппаратуру, такую как калориметры, газоанализаторы и газовые хроматографы, выполненные с возможностью получения от модуля управления 3 сигналов задающих временные интервалы для проведения измерений и передачи результатов измерений в модуль управления 3, позволяет осуществлять в режиме реального времени весь комплекс анализов, необходимых для определения калорийности газа и газового топлива, а также концентрации O2 в газе и окислителе, для оценки соответствия газового топлива требованиям безопасности, а также содержания в продуктах горения вредных выбросов, таких как СО, NO, СО2, NO2, а также передавать результаты таких анализов в модуль управления 3 в целях автоматического управления МСПРГ.The use of a gas analysis module 2 as part of the MSPRG, containing measuring equipment such as calorimeters, gas analyzers and gas chromatographs, configured to receive from the control module 3 signals specifying time intervals for carrying out measurements and transmitting measurement results to the control module 3, allows for real-time, the entire range of analyzes necessary to determine the caloric content of gas and gas fuel, as well as the concentration of O2 in gas and oxidizer, to assess the compliance of gas fuel with safety requirements, as well as the content of harmful emissions in combustion products, such as CO, NO, CO2, NO2 , as well as transfer the results of such analyzes to control module 3 for the purpose of automatic control of the MSPRG.
Соединение модуля управления 3, с модулем газораспределения 1, модулем анализа газов 2 и модулем газосмешения 4 с помощью кабелей передачи данных 7 обеспечивает возможность передачи команд управления от модуля управления 3 к модулю газораспределения 1, модулю анализа газов 2 и модулю газосмешения 4, а также получение результатов анализа от измерительной аппаратуры модуля анализа газов 2, в целях обработки таких результатов анализа и выработки команд управления.The connection of control module 3 with gas distribution module 1, gas analysis module 2 and gas mixing module 4 using data cables 7 makes it possible to transmit control commands from control module 3 to gas distribution module 1, gas analysis module 2 and gas mixing module 4, as well as receiving analysis results from the measuring equipment of the gas analysis module 2, in order to process such analysis results and generate control commands.
Применение в составе МСПРГ трубопровода 6 выполненного с возможностью отбора проб продуктов горения, позволяет осуществлять в режиме реального времени отбор проб продуктов горения из магистрали 5, выполненной с возможностью отвода от газогорелочного оборудования потребителя 9 продуктов горения, а также оперативную доставку таких проб в модуль анализа газов 2 и осуществление анализа таких проб на предмет содержания в них вредных выбросов, таких как СО, NO, СО2, NO2 и учета результатов такого анализа при расчете степени открытия запорной арматуры 8 модуля газораспределения 1 и модуля газосмешения 4 в целях оптимизации калорийности газового топлива при одновременной минимизации содержания вредных выбросов в продуктах горения.The use of pipeline 6 as part of the MSPRG, designed with the ability to take samples of combustion products, allows for real-time sampling of combustion products from line 5, designed with the ability to remove 9 combustion products from the gas burner equipment of the consumer, as well as prompt delivery of such samples to the gas analysis module 2 and carrying out the analysis of such samples for the content of harmful emissions, such as CO, NO, CO2, NO2 and taking into account the results of such analysis when calculating the degree of opening of the shut-off valves 8 of the gas distribution module 1 and the gas mixing module 4 in order to optimize the calorific value of gas fuel while simultaneously minimizing the content of harmful emissions in combustion products.
Применение в составе модуля управления 3 средств автоматического расчета степени открытия запорной арматуры для минимизации содержания вредных выбросов в продуктах горения 17, позволяет на основании данных о калорийности и составе газа и газового топлива, а также составе окислителя и продуктов горения, получаемых в режиме реального времени от модуля анализа газов 2, также в режиме реального времени, рассчитывать оптимальную степень открытия запорной арматуры 8 модулей газораспределения 1 и газосмешения 4, позволяющей оптимизировать калорийность газового топлива с целью его экономии и одновременно минимизировать содержание вредных выбросов в продуктах горения.The use of control module 3 for automatically calculating the degree of opening of shut-off valves to minimize the content of harmful emissions in combustion products 17 allows, based on data on the caloric content and composition of gas and gas fuel, as well as the composition of the oxidizer and combustion products, obtained in real time from gas analysis module 2, also in real time, calculate the optimal degree of opening of shut-off valves 8 of gas distribution modules 1 and gas mixing 4, which allows optimizing the caloric content of gas fuel in order to save it and at the same time minimizing the content of harmful emissions in combustion products.
В целях проведения испытаний был на одном из промышленных предприятий смонтирован опытный образец МСПРГ, содержащий модуль газораспределения 1, модуль анализа газов 2, модуль управления 3, модуль газосмешения 4, магистрали 5, трубопроводы 6 и кабели передачи данных 7.For testing purposes, a prototype MSPRG was installed at one of the industrial enterprises, containing a gas distribution module 1, a gas analysis module 2, a control module 3, a gas mixing module 4, lines 5, pipelines 6 and data cables 7.
Модуль газораспределения 1, был выполнен с возможностью обеспечения понижения давления газовой смеси, поступающей от внешнего источника, которым являлось месторождение газа, от уровня давления газа в магистрали до уровня давления газа требуемого потребителю и включал типовое оборудование для газораспределительных устройств (ГРУ), газораспределительных подстанций (ГРП) или газораспределительных станций (ГРС), а именно фильтры, предохранительные запорные клапаны, регуляторы давления газа, предохранительные сбросные клапаны, контрольно-измерительные приборы, приборы учета расхода газа, запорную арматуру 8, а также устройство обводного газопровода, представляющее собой два отключающих устройства и продувочный трубопровод между ними, при этом запорная арматура 8 была выполнена с возможностью управления по сигналу от модуля управления 3.The gas distribution module 1 was designed to provide a reduction in the pressure of the gas mixture coming from an external source, which was a gas field, from the gas pressure level in the pipeline to the gas pressure level required by the consumer and included standard equipment for gas distribution devices (GRU), gas distribution substations ( hydraulic fracturing) or gas distribution stations (GDS), namely filters, safety shut-off valves, gas pressure regulators, safety relief valves, instrumentation, gas flow metering devices, shut-off valves 8, as well as a gas bypass pipeline device, which consists of two shut-off devices and a purge pipeline between them, while the shut-off valve 8 was configured to be controlled by a signal from the control module 3.
Модуль газосмешения 4, был выполнен с возможностью смешения газа и окислителя, и включал эжекторы, количество которых позволяло обеспечить смешение газа и окислителя в объемах требуемых для обеспечения необходимого расхода газа газогорелочным оборудованием потребителя 9 и запорную арматуру 8, выполненную с возможностью регулирования подачи газа и окислителя к эжекторам, при этом запорная арматура 8 была выполнена с возможностью управления по сигналу от модуля управления 3.The gas mixing module 4 was made with the ability to mix gas and oxidizer, and included ejectors, the number of which made it possible to ensure the mixing of gas and oxidizer in the volumes required to ensure the required gas flow rate of the gas burner equipment of the consumer 9 and shut-off valves 8, made with the ability to regulate the supply of gas and oxidizer to the ejectors, while the shut-off valve 8 was configured to be controlled by a signal from the control module 3.
Модуль анализа газов 2, был выполнен с возможностью определения в режиме реального времени калорийности и состава газа и газового топлива, а также состава окислителя, и продуктов горения, и включал измерительные приборы такие как калориметры, газоанализаторы и газовые хроматографы, выполненные с возможностью получения от модуля управления 3 сигналов задающих временные интервалы для проведения измерений и передачи результатов измерений в модуль управления 3.The gas analysis module 2 was made with the ability to determine in real time the caloric content and composition of gas and gas fuel, as well as the composition of the oxidizer and combustion products, and included measuring instruments such as calorimeters, gas analyzers and gas chromatographs, made with the possibility of receiving from the module control 3 signals that set time intervals for taking measurements and transmitting measurement results to control module 3.
Модуль управления 3 (Фиг. 2), включал блок концевых выключателей 10, выполненных с возможностью обеспечения ручного управления опытным образцом МСПРГ, и содержал панели управления 12, реле 13 и выключатели 14, а также блок автоматизированной системы управления 10, который содержал программно-аппаратный комплекс (на фигурах не показан), включающий средства взаимодействия с измерительной аппаратурой 15, средства автоматического расчета степени открытия запорной арматуры для оптимизации калорийности газового топлива 16, средства автоматического расчета степени открытия запорной арматуры для минимизации содержания вредных выбросов в продуктах горения 17, средства автоматического расчета степени открытия запорной арматуры в модулях газораспределения и газосмешения для обеспечения соотношения окислителя и газа в газовом топливе в соотношениях, соответствующих требованиям безопасности 18 и средства взаимодействия с запорной арматурой 19.Control module 3 (Fig. 2) included a block of limit switches 10, designed to provide manual control of the MSPRG prototype, and contained control panels 12, relays 13 and switches 14, as well as an automated control system block 10, which contained hardware and software complex (not shown in the figures), including means for interacting with measuring equipment 15, means for automatically calculating the degree of opening of shut-off valves to optimize the calorific value of gas fuel 16, means for automatically calculating the degree of opening of shut-off valves to minimize the content of harmful emissions in combustion products 17, means of automatic calculation degree of opening of shut-off valves in gas distribution and gas mixing modules to ensure the ratio of oxidizer and gas in gas fuel in proportions that meet safety requirements 18 and means of interaction with shut-off valves 19.
Кроме того, опытный образец МСПРГ содержал магистраль 5, выполненную с возможностью подачи газа от внешнего источника (на фигурах не показан), подключенную к модулю газораспределения 1. При этом модуль газораспределения 1 соединен с модулем газосмешения 4 с помощью магистрали 5, выполненной с возможностью подачи газа от модуля газораспределения 1 к модулю газосмешения 4, и с модулем управления 3 с помощью кабелей передачи данных7.In addition, the MSPRG prototype contained a line 5, configured to supply gas from an external source (not shown in the figures), connected to the gas distribution module 1. In this case, the gas distribution module 1 is connected to the gas mixing module 4 using line 5, configured to supply gas from gas distribution module 1 to gas mixing module 4, and with control module 3 using data cables7.
Кроме того, опытный образец МСПРГ содержал модуль газосмешения 4, который был соединен с газогорелочным оборудованием потребителя 9 с помощью магистрали 5, с модулем управления 3 с помощью кабелей передачи данных 7, а также с внешним источником подачи окислителя (на фигурах не показан) с помощью магистрали 6. Кроме того газогорелочное оборудование потребителя 9 соединено с магистралью 6, выполненной с возможностью отвода от газогорелочного оборудования потребителя 9 продуктов горения.In addition, the prototype MSPRG contained a gas mixing module 4, which was connected to the gas burner equipment of the consumer 9 using line 5, to the control module 3 using data cables 7, as well as to an external source of oxidizer supply (not shown in the figures) using line 6. In addition, the gas burner equipment of the consumer 9 is connected to the line 6, designed to remove combustion products from the gas burner equipment of the consumer 9.
Кроме того, опытный образец МСПРГ содержал модуль анализа газов 2, который был соединен с модулем управления 3 с помощью кабелей передачи данных 7, а также с помощью трубопровода 6, выполненного с возможностью отбора проб газа, с магистралью 5, соединяющей модуль газораспределения 1 и модуль газосмешения 4, с помощью трубопровода 6, выполненного с возможностью отбора проб газового топлива, с магистралью 5, соединяющей модуль газосмешения 4 и газогорелочное оборудование потребителя 9, с помощью трубопровода 6, выполненного с возможностью отбора проб окислителя, с магистралью 5, соединяющей модуль газосмешения 4 с внешним источником подачи окислителя (на фигурах не показан), а также с помощью трубопровода 6, выполненного с возможностью отбора проб продуктов горения, с магистралью 5, выполненной с возможностью отвода от газогорелочного оборудования потребителя 9 продуктов горения.In addition, the MSPRG prototype contained a gas analysis module 2, which was connected to the control module 3 using data cables 7, as well as using a pipeline 6, configured to take gas samples, with a line 5 connecting the gas distribution module 1 and the module gas mixing 4, using pipeline 6, made with the ability to take gas fuel samples, with line 5 connecting the gas mixing module 4 and gas burner equipment of the consumer 9, using pipeline 6, made with the ability to take samples of the oxidizer, with line 5 connecting the gas mixing module 4 with an external source of oxidizer supply (not shown in the figures), as well as using pipeline 6, configured to take samples of combustion products, with line 5, configured to drain combustion products consumer 9 from the gas burner equipment.
МСПРГ используют следующим образом.MSPRG is used as follows.
После монтажа МСПРГ на объекте осуществляют включение и настройку МСПРГ в ручном режиме с определением начальных параметров системы и ввода таких параметров в блок автоматизированной системы управления модуля управления 3. После чего в МСПРГ от внешнего источника газа, например газового месторождения, подают газ, а от внешнего источника окислителя, например накопителя, подают окислитель. После чего, в блок автоматизированной системы управления вводят данные о требуемой калорийности газового топлива, а также размер временного интервала между проверками соответствия фактического значения калорийности газового топлива заданному значению, начинают осуществлять смещение газа и окислителя до состояния газового топлива, подавать газовое топливо на газогорелочное оборудование потребителя и инициируют цикл проверки соответствия калорийности газового топлива заданному значению. После чего осуществляют действия в рамках цикла проверки соответствия калорийности газового топлива требуемому значению по завершению которых осуществляют проверку поступления сигнала о необходимости прерывания повторения цикла проверки соответствия калорийности газового топлива требуемому значению. После чего, в случае если сигнал о необходимости прерывания повторения цикла проверки соответствия калорийности газового топлива требуемому значению поступил, осуществляют проверку поступления сигнала о необходимости выключения МСПРГ. После чего, в случае если сигнал о необходимости выключения МСПРГ поступил, прекращают подачу газа и окислителя в систему и осуществляют выключение МСПРГ.After installation of the MSPRG at the facility, the MSPRG is turned on and configured in manual mode with the initial parameters of the system determined and such parameters entered into the block of the automated control system of control module 3. After that, gas is supplied to the MSPRG from an external gas source, for example a gas field, and from an external An oxidizing agent is supplied from an oxidizing agent source, such as a storage tank. After that, data on the required caloric content of gas fuel, as well as the size of the time interval between checking the compliance of the actual value of the caloric content of gas fuel with the specified value, is entered into the automated control system unit, they begin to shift the gas and oxidizer to the state of gas fuel, and supply gas fuel to the consumer’s gas burner equipment and initiate a cycle of checking whether the caloric content of the gas fuel corresponds to the specified value. After that, actions are carried out within the cycle of checking whether the caloric content of gas fuel corresponds to the required value, upon completion of which they check the receipt of a signal about the need to interrupt the repetition of the cycle of checking whether the caloric content of gas fuel corresponds to the required value. After that, if a signal about the need to interrupt the repetition of the cycle of checking whether the caloric content of gas fuel corresponds to the required value is received, the receipt of the signal about the need to turn off the MSPRG is checked. After that, if a signal about the need to turn off the MSPRG is received, the supply of gas and oxidizer to the system is stopped and the MSPRG is turned off.
При этом, если сигнал о необходимости прерывания повторения цикла проверки соответствия калорийности газового топлива требуемому значению не поступил, осуществляют отсчет времени до завершения периода до следующей проверки оценки газового топлива на калорийность, после чего повторяют все действия после инициации цикла проверки соответствия калорийности газового топлива заданному значению.In this case, if the signal about the need to interrupt the repetition of the cycle of checking the compliance of the calorific value of the gas fuel with the required value is not received, the time is counted until the end of the period until the next check of the gas fuel caloric content assessment, and then repeat all actions after initiating the cycle of checking the compliance of the calorific value of the gas fuel with the specified value .
При этом, если сигнал о необходимости выключения МСПРГ не поступил, прерывают действия в рамках цикла проверки соответствия калорийности газового топлива требуемому значению после чего повторяют все действия начиная с ввода в блок автоматизированной системы управления данных о требуемой калорийности газового топлива и о размере временного интервала между проверками соответствия фактического значения калорийности газового топлива заданному значению.In this case, if the signal about the need to turn off the MSPRG is not received, they interrupt the actions within the cycle of checking whether the calorific value of gas fuel corresponds to the required value and then repeat all the actions starting with entering data into the unit of the automated control system about the required caloric content of gas fuel and the size of the time interval between checks compliance of the actual caloric value of gas fuel with the specified value.
Кроме того, в рамках цикла проверки соответствия калорийности газового топлива осуществляют следующие действия:In addition, as part of the cycle of checking the compliance of the caloric content of gas fuel, the following actions are carried out:
С помощью трубопровода 6, выполненного с возможностью отбора проб газового топлива, осуществляют забор проб газового топлива после модуля газосмешения 4 и анализ таких проб на калорийность и оценку соответствия таких проб заданному ранее значению о требуемой калорийности газового топлива. После чего, в случае если фактическая калорийность газового топлива соответствует, заданному ранее значению о требуемой калорийности газового топлива, с помощью трубопровода 6, выполненного с возможностью отбора проб газа, осуществляют отбор пробы газа до модуля газосмешения 4, анализ таких проб на предмет калорийности, концентрации в таких пробах О2, СО, СО2, NO, NO2. Одновременно с этим, осуществляют проверку подачи окислителя в модуль газосмешения 4 и, с помощью трубопровода 6, выполненного с возможностью отбора проб окислителя, отбор пробы окислителя до модуля газосмешения 4 и анализ таких проб на предмет определения концентрации в таких пробах О2, СО, СО2, NO, NO2. Одновременно с этим, с помощью трубопровода 6, выполненного с возможностью отбора проб продуктов горения, осуществляют отбор пробы продуктов горения из магистрали 5 после газогорелочного оборудования потребителя 9, анализ таких проб на предмет концентрации в таких пробах СО, СО2, NO, NO2. После чего, на основании результатов анализа, с помощью средств автоматического расчета степени открытия запорной арматуры для оптимизации калорийности газового топлива 16 и средств автоматического расчета степени открытия запорной арматуры для минимизации содержания вредных выбросов в продуктах горения 17, входящих в состав модуля управления 3 осуществляют расчет изменения степени открытия запорной арматуры 8 в модуле газораспределения 1 и модуле газосмешения 4, необходимых для снижения концентрации СО, СО2, NO, NO2 в продуктах горения при одновременном сохранении значения фактической калорийности газового топлива на уровне требуемой калорийности. После чего, в случае если рассчитанные степени открытия запорной арматуры 8 в модуле газораспределения 1 и модуле газосмешения 4 отличаются от фактических значений, с помощью средств автоматического расчета степени открытия запорной арматуры в модулях газораспределения и газосмешения для обеспечения соотношения окислителя и газа в газовом топливе в соотношениях, соответствующих требованиям безопасности 18, входящих в состав модуля управления 3 прогнозируют состав газового топлива после приведения степени открытия запорной арматуры 8 в модуле газораспределения 1 и модуле газосмешения 4 к расчетной степени открытия, и оценивают такой прогнозный состав газового топлива на соответствие требованиям безопасности, после чего, в случае если прогнозный состав газового топлива соответствует требованиям безопасности, с помощью средств взаимодействия с запорной арматурой 8, выполненной с возможностью управления по сигналу от внешнего источника, входящих в состав модуля управления 3, осуществляют регулировку запорной арматуры 8 в модуле газораспределения 1 и модуле газосмешения 4 до приведения параметров степени открытия запорной арматуры 8 в модуле газораспределения 1 и модуле газосмешения 4 до соответствия с рассчитанными параметрами и осуществляют дальнейшие действия по управлению МСПРГ.Using pipeline 6, configured to take samples of gas fuel, samples of gas fuel are taken after the gas mixing module 4 and analysis of such samples for caloric content and assessment of the compliance of such samples with the previously specified value of the required caloric content of gas fuel. After which, if the actual caloric content of gas fuel corresponds to the previously specified value of the required caloric content of gas fuel, using pipeline 6, designed with the possibility of gas sampling, a gas sample is taken to the gas mixing module 4, such samples are analyzed for caloric content, concentration in such samples O2, CO, CO2, NO, NO2. At the same time, the supply of oxidizer to the gas mixing module 4 is checked and, using pipeline 6, made with the possibility of sampling the oxidizer, a sample of the oxidizer is taken to the gas mixing module 4 and the analysis of such samples is carried out to determine the concentration in such samples of O2, CO, CO2, NO, NO2. At the same time, using pipeline 6, configured to take samples of combustion products, a sample of combustion products is taken from line 5 after the gas burner equipment of the consumer 9, such samples are analyzed for the concentration of CO, CO2, NO, NO2 in such samples. Then, based on the analysis results, using means for automatically calculating the degree of opening of shut-off valves to optimize the calorie content of gas fuel 16 and means for automatically calculating the degree of opening of shut-off valves to minimize the content of harmful emissions in combustion products 17, which are part of the control module 3, the change is calculated the degree of opening of shut-off valves 8 in the gas distribution module 1 and the gas mixing module 4, necessary to reduce the concentration of CO, CO2, NO, NO2 in combustion products while maintaining the actual caloric content of gas fuel at the level of the required caloric content. After which, if the calculated degrees of opening of the shut-off valves 8 in the gas distribution module 1 and the gas mixing module 4 differ from the actual values, using means for automatically calculating the degree of opening of the shut-off valves in the gas distribution and gas mixing modules to ensure the ratio of the oxidizer and gas in the gas fuel in the ratios , corresponding to the safety requirements 18, included in the control module 3, the composition of the gas fuel is predicted after bringing the degree of opening of the shut-off valves 8 in the gas distribution module 1 and the gas mixing module 4 to the calculated degree of opening, and such predicted composition of the gas fuel is assessed for compliance with safety requirements, after which , if the predicted composition of the gas fuel meets safety requirements, using means of interaction with shut-off valves 8, configured to be controlled by a signal from an external source, included in the control module 3, the shut-off valves 8 in the gas distribution module 1 and the gas mixing module are adjusted 4 to bring the parameters of the degree of opening of the shut-off valves 8 in the gas distribution module 1 and the gas mixing module 4 to correspond with the calculated parameters and carry out further actions to control the MSPRG.
При этом в случае если прогнозный состав газового топлива не соответствует требованиям безопасности с помощью средств автоматического расчета степени открытия запорной арматуры в модулях газораспределения и газосмешения для обеспечения соотношения окислителя и газа в газовом топливе в соотношениях, соответствующих требованиям безопасности 18, входящих в состав модуля управления 3, средств автоматического расчета степени открытия запорной арматуры для минимизации содержания вредных выбросов в продуктах горения 17, входящих в состав модуля управления 3 и средств автоматического расчета степени открытия запорной арматуры для оптимизации калорийности газового топлива 16, входящих в состав модуля управления 3 осуществляют расчет параметров степени открытия запорной арматуры 8 в модуле газораспределения 1 и модуле газосмешения 4 для обеспечения потока газа и потока окислителя соответствующих требованиям безопасности, при обеспечивающим максимально возможное снижение концентрации вредных выбросов в продуктах горения, при одновременном сохранении значения фактической калорийности газового топлива на уровне требуемой калорийности, после чего с помощью средств взаимодействия с запорной арматурой 8, выполненной с возможностью управления по сигналу от внешнего источника, входящих в состав модуля управления 3 осуществляют регулировку запорной арматуры 8 в модуле газораспределения 1 и модуле газосмешения 4 до соответствия с такими рассчитанными параметрами и осуществляют дальнейшие действия по управлению МСПРГ.Moreover, if the predicted composition of the gas fuel does not meet safety requirements, using means of automatically calculating the degree of opening of shut-off valves in the gas distribution and gas mixing modules to ensure the ratio of the oxidizer and gas in the gas fuel in ratios that meet safety requirements 18, included in the control module 3 , means for automatically calculating the degree of opening of shut-off valves to minimize the content of harmful emissions in combustion products 17, included in the control module 3 and means for automatically calculating the degree of opening of shut-off valves to optimize the calorific value of gas fuel 16, included in the control module 3, calculate the parameters of the degree of opening shut-off valves 8 in the gas distribution module 1 and gas mixing module 4 to ensure gas flow and oxidizer flow that meet safety requirements, while ensuring the maximum possible reduction in the concentration of harmful emissions in combustion products, while maintaining the actual caloric content of gas fuel at the level of the required caloric content, after which using means of interaction with shut-off valves 8, configured to be controlled by a signal from an external source, included in the control module 3, the shut-off valves 8 in the gas distribution module 1 and the gas mixing module 4 are adjusted to correspond with such calculated parameters and further actions are carried out to control the MSPRG .
При этом, в случае если рассчитанная степень открытия запорной арматуры 8 в модуле газораспределения 1 и модуле газосмешения 4 не отличаются от фактических значений степени открытия запорной арматуры 8 в данных модулях, завершают действия в рамках цикла проверки соответствия калорийности газового топлива заданному значению и осуществляют дальнейшие действия по управлению МСПРГ.In this case, if the calculated degree of opening of the shut-off valves 8 in the gas distribution module 1 and the gas mixing module 4 does not differ from the actual values of the degree of opening of the shut-off valves 8 in these modules, complete the actions within the cycle of checking the compliance of the calorific value of the gas fuel with the specified value and carry out further actions on the management of MSPRG.
При этом, в случае если фактическая калорийность газового топлива не соответствует, заданному ранее значению о требуемой калорийности газового топлива, с помощью трубопровода 6, выполненного с возможностью отбора проб газа, осуществляют отбор пробы газа до модуля газосмешения, анализ такой пробы на калорийность и концентрацию в ней О2, одновременно с этим осуществляют проверку подачи окислителя в модуль газосмешения, и в случае подтверждения подачи окислителя, осуществляют отбор пробы окислителя до модуля газосмешения, анализ таких проб на предмет определения концентрации О2 в пробе окислителя, после чего, с помощью средств автоматического расчета степени открытия запорной арматуры для оптимизации калорийности газового топлива 16, входящих в состав модуля управления 3, осуществляют расчет изменения параметров степени открытия запорной арматуры 8 в модуле газораспределения 1 и модуле газосмешения 4 для обеспечения потока газа и потока окислителя, необходимых для приведения значения фактической калорийности газового топлива к уровню требуемой калорийности и, с помощью средств автоматического расчета степени открытия запорной арматуры в модулях газораспределения и газосмешения для обеспечения соотношения окислителя и газа в газовом топливе в соотношениях, соответствующих требованиям безопасности 18, входящих в состав модуля управления 3, прогнозируют состав газового топлива после изменения параметров степени открытия запорной арматуры 8 в модуле газораспределения 1 и модуле газосмешения 4 до рассчитанных параметров и оценивают такой прогнозный состав газового топлива на соответствие требованиям безопасности. После чего, в случае если прогнозный состав газового топлива соответствует требованиям безопасности, с помощью средств взаимодействия с запорной арматурой 8, выполненной с возможностью управления по сигналу от внешнего источника, входящих в состав модуля управления 3 осуществляют регулировку запорной арматуры 8 в модуле газораспределения 1 и модуле газосмешения 4 до соответствия с такими рассчитанными параметрами и осуществляют дальнейшие действия по управлению МСПРГ.In this case, if the actual caloric content of the gas fuel does not correspond to the previously specified value of the required caloric content of the gas fuel, using pipeline 6, designed with the ability to take gas samples, a gas sample is taken up to the gas mixing module, such a sample is analyzed for caloric content and concentration in it O2, at the same time check the supply of oxidizer to the gas mixing module, and if the supply of oxidizer is confirmed, take a sample of the oxidizer up to the gas mixing module, analyze such samples to determine the concentration of O2 in the oxidizer sample, after which, using means of automatic calculation of the degree opening the shut-off valves to optimize the calorific value of gas fuel 16, which are part of the control module 3, calculates the change in the parameters of the degree of opening of the shut-off valves 8 in the gas distribution module 1 and the gas mixing module 4 to ensure the gas flow and oxidizer flow necessary to bring the value of the actual calorific value of the gas fuel to the level of the required calorie content and, using means for automatically calculating the degree of opening of shut-off valves in the gas distribution and gas mixing modules to ensure the ratio of oxidizer and gas in gas fuel in ratios that meet safety requirements 18, included in the control module 3, predict the composition of gas fuel after changing parameters of the degree of opening of shut-off valves 8 in the gas distribution module 1 and the gas mixing module 4 to the calculated parameters and evaluate such a predicted composition of gas fuel for compliance with safety requirements. After which, if the predicted composition of the gas fuel meets safety requirements, using means of interaction with shut-off valves 8, configured to be controlled by a signal from an external source, included in the control module 3, the shut-off valves 8 in the gas distribution module 1 and the module are adjusted gas mixing 4 until it complies with such calculated parameters and carries out further actions to control the MSPRG.
При этом, в случае если фактическая калорийность газового топлива не соответствует, заданному ранее значению о требуемой калорийности газового топлива и если прогнозный состав газового топлива не соответствует требованиям безопасности, с помощью средств автоматического расчета степени открытия запорной арматуры в модулях газораспределения и газосмешения для обеспечения соотношения окислителя и газа в газовом топливе в соотношениях, соответствующих требованиям безопасности 18, входящих в состав модуля управления 3, осуществляют расчет параметров степени открытия запорной арматуры 8 в модуле газораспределения 1 и модуле газосмешения 4 для обеспечения потока газа и потока окислителя соответствующих требованиям безопасности, при этом являющихся наиболее близкими для обеспечения потока газа и потока окислителя, необходимым для приведения значения фактической калорийности газового топлива к уровню требуемой калорийности газового топлива, после чего, с помощью средств взаимодействия с запорной арматурой 8, выполненной с возможностью управления по сигналу от внешнего источника, входящих в состав модуля управления 3, осуществляют регулировку запорной арматуры 8 в модуле газораспределения 1 и модуле газосмешения 4 до соответствия таким рассчитанным параметрам, после чего завершают действия в рамках цикла проверки соответствия калорийности газового топлива заданному значению и осуществляют дальнейшие действия по управлению МСПРГ.At the same time, if the actual caloric content of gas fuel does not correspond to the previously specified value of the required caloric content of gas fuel and if the predicted composition of gas fuel does not meet safety requirements, using means of automatically calculating the degree of opening of shut-off valves in the gas distribution and gas mixing modules to ensure the oxidizer ratio and gas in gas fuel in ratios that meet safety requirements 18, which are part of the control module 3, calculate the parameters of the degree of opening of shut-off valves 8 in the gas distribution module 1 and the gas mixing module 4 to ensure gas flow and oxidizer flow that meet safety requirements, while being closest to ensuring the gas flow and oxidizer flow necessary to bring the value of the actual caloric content of gas fuel to the level of the required caloric content of gas fuel, after which, using means of interaction with shut-off valves 8, configured to be controlled by a signal from an external source, included in control module 3, adjust the shut-off valves 8 in the gas distribution module 1 and the gas mixing module 4 until they comply with such calculated parameters, after which they complete the actions within the cycle of checking the compliance of the calorific value of the gas fuel with the specified value and carry out further actions to control the MSPRG.
Оценка достижения технического результата осуществлялась в ходе испытаний опытного образца МСПРГ экспериментальным путем.The achievement of the technical result was assessed during experimental testing of the MSPRG prototype.
Традиционно, при подаче газового топлива на газогорелочное оборудование потребителя регулирование параметров (калорийность, концентрация компонентов) газового топлива в режиме реального времени не осуществляют, устанавливая фиксированную степень открытия запорной аппаратуры в модулях газораспределения и газосмешения. При этом, как калорийность газа, поступающего от внешнего источника, в частности месторождения, так и концентрация компонентов, входящих в его состав, могут меняться со временем, что ведет к следующим последствиям: при снижении калорийности ниже требуемого уровня снижается эффективность работы газогорелочного оборудования потребителя; при повышении калорийности выше требуемого уровня осуществляется пережог газогорелочного оборудования потребителя и сокращается срок его службы. Кроме того, не предпринимается никаких действий направленных на уменьшение выделяемых вредных выбросов, что не позволяет снизить наносимый вред окружающей среде. Именно с результатами работы газораспределительной установки, функционирующей по такому традиционному способу и ранее работавшей на предприятии, на котором был смонтирован опытный образец МСПРГ и проводились испытания опытного образца МСПРГ, позволяющего в режиме реального времени поддерживать калорийность газового топлива, подаваемого на газогорелочное оборудование потребителя на заданном значении, или говоря иными словами, осуществлять процесс оптимизации калорийности газового топлива.Traditionally, when gas fuel is supplied to the consumer’s gas burner equipment, the parameters (calorie content, concentration of components) of gas fuel are not regulated in real time, setting a fixed degree of opening of the shut-off equipment in the gas distribution and gas mixing modules. At the same time, both the caloric content of gas supplied from an external source, in particular a field, and the concentration of the components included in its composition can change over time, which leads to the following consequences: when the caloric content decreases below the required level, the efficiency of the consumer’s gas burner equipment decreases; When the caloric content increases above the required level, the consumer's gas burner equipment burns out and its service life is reduced. In addition, no actions are being taken to reduce harmful emissions, which does not reduce the harm caused to the environment. It was with the results of the operation of a gas distribution plant operating according to such a traditional method and previously operating at an enterprise where a prototype MSPRG was installed and tests were carried out on a prototype MSPRG, which made it possible to maintain in real time the caloric content of gas fuel supplied to the consumer’s gas burner equipment at a given value , or in other words, carry out the process of optimizing the caloric content of gas fuel.
В качестве окислителя в ходе различных испытаний использовался воздух, либо кислород, либо доменный газ.Air, oxygen, or blast furnace gas were used as the oxidizing agent in various tests.
По итогам испытаний МСПРГ, не зависимо от типа окислителя, было зафиксировано снижение температуры продуктов горения со 165°С (температура продуктов горения до внедрения МСПРГ) до значений 141-144°С (в зависимости от характеристик газа и объема добавляемого окислителя в модуле газосмешения), повышение КПД газогорелочного оборудования потребителя с 88,43% до 90,62%, средняя экономия газа, поступающего от внешнего источника, за период испытаний составила 5,0%, кроме того в течении всего периода испытаний калорийность газового топлива поддерживалась на заданном уровне, при этом обеспечено снижение концентрации в продуктах горения СО до 7,5% от значений без использования МСПРГ, NO до 95,3% от значений без использования МСПРГ, NO2 до 95,5% от значений без использования МСПРГ.According to the results of tests of the MSPRG, regardless of the type of oxidizer, a decrease in the temperature of the combustion products was recorded from 165°C (the temperature of the combustion products before the introduction of the MSPRG) to values of 141-144°C (depending on the characteristics of the gas and the volume of the added oxidizer in the gas mixing module) , increasing the efficiency of the consumer's gas burner equipment from 88.43% to 90.62%, the average saving of gas supplied from an external source during the test period was 5.0%, in addition, during the entire test period the calorie content of gas fuel was maintained at a given level, at the same time, the concentration in combustion products of CO is reduced to 7.5% of the values without the use of MSPRG, NO to 95.3% of the values without the use of MSPRG, NO2 to 95.5% of the values without the use of MSPRG.
При этом в следствии регулирования степени открытия запорной арматуры 8 в модулях газораспределения 1 и газосмешения 4 МСПРГ общий расход газа, необходимый для корректного функционирования газогорелочного оборудования потребителя 9 снизился до 95% от того объема, что расходовался ранее без применения МСПРГ на объекте, что в свою очередь также привело к итоговому снижению выбросов СО2 до уровня 95% от значений без использования МСПРГ.At the same time, as a result of regulating the degree of opening of shut-off valves 8 in the gas distribution modules 1 and gas mixing modules 4 MSPRG, the total gas consumption required for the correct functioning of the gas burner equipment of the consumer 9 decreased to 95% of the volume that was previously consumed without the use of MSPRG at the facility, which in turn The turn also led to a final reduction in CO2 emissions to a level of 95% of the values without the use of MSPRG.
Таким образом было экспериментально подтверждено, что заявляемая модульная система подготовки и распределения газов (МСПРГ) позволяет обеспечить возможность автоматического управления системой в режиме реального времени в целях подачи газового топлива заданной калорийности на газогорелочное оборудование потребителя при одновременной минимизации вредных выбросов (СО, NO, СО2, NO2), содержащихся в продуктах горения.Thus, it was experimentally confirmed that the proposed modular system for the preparation and distribution of gases (MSPG) makes it possible to automatically control the system in real time in order to supply gas fuel of a given calorific value to the consumer’s gas burner equipment while simultaneously minimizing harmful emissions (CO, NO, CO2, NO2) contained in combustion products.
Кроме того, дополнительно было обеспечено снижение потребляемого объема газа без снижения эффективности работы газогорелочного оборудования потребителя.In addition, it was additionally ensured that the volume of gas consumed was reduced without reducing the efficiency of the consumer’s gas burner equipment.
Claims (4)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2817593C1 true RU2817593C1 (en) | 2024-04-16 |
Family
ID=
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2103354A (en) * | 1981-08-03 | 1983-02-16 | Olajipari Foevallal Tervezoe | Gas transfer station |
| US4536194A (en) * | 1983-12-12 | 1985-08-20 | United States Steel Corporation | System for controlling the composition of a fuel gas produced by a jet compressor system |
| RU94046128A (en) * | 1991-04-25 | 1996-09-10 | Асарко Инкорпорейтед (US) | Method for regulation of fuel/air ratio for many burners |
| RU2210098C2 (en) * | 2001-09-27 | 2003-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью Фирма "Газприборавтоматика" | Pressure regulator-gas flow limiter |
| RU2600484C1 (en) * | 2015-05-22 | 2016-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Автоматизированные системы смешения природного газа с атмосферным воздухом | Modular automated system for mixing natural gas with atmospheric air |
| RU2633732C1 (en) * | 2016-04-11 | 2017-10-17 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "МКТ-АСДМ" | Shut-off device of passive action |
| RU2639453C1 (en) * | 2017-07-03 | 2017-12-21 | Андрей Владиславович Курочкин | Autonomous automated gas-distributing complex (versions) |
| RU2671554C1 (en) * | 2018-04-06 | 2018-11-01 | Мидхат Губайдуллович Хабибуллин | Automatic gas distribution station (options) |
| RU2752119C1 (en) * | 2020-07-24 | 2021-07-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Gas distribution station operation method |
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2103354A (en) * | 1981-08-03 | 1983-02-16 | Olajipari Foevallal Tervezoe | Gas transfer station |
| US4536194A (en) * | 1983-12-12 | 1985-08-20 | United States Steel Corporation | System for controlling the composition of a fuel gas produced by a jet compressor system |
| RU94046128A (en) * | 1991-04-25 | 1996-09-10 | Асарко Инкорпорейтед (US) | Method for regulation of fuel/air ratio for many burners |
| RU2210098C2 (en) * | 2001-09-27 | 2003-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью Фирма "Газприборавтоматика" | Pressure regulator-gas flow limiter |
| RU2600484C1 (en) * | 2015-05-22 | 2016-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Автоматизированные системы смешения природного газа с атмосферным воздухом | Modular automated system for mixing natural gas with atmospheric air |
| RU2633732C1 (en) * | 2016-04-11 | 2017-10-17 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "МКТ-АСДМ" | Shut-off device of passive action |
| RU2639453C1 (en) * | 2017-07-03 | 2017-12-21 | Андрей Владиславович Курочкин | Autonomous automated gas-distributing complex (versions) |
| RU2671554C1 (en) * | 2018-04-06 | 2018-11-01 | Мидхат Губайдуллович Хабибуллин | Automatic gas distribution station (options) |
| RU2752119C1 (en) * | 2020-07-24 | 2021-07-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Gas distribution station operation method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7895821B2 (en) | System and method for automatic fuel blending and control for combustion gas turbine | |
| CN102519041A (en) | Numerical control gas burner | |
| CN110873286B (en) | Multiple air source supply device for high-pressure large-flow gas experiment | |
| CN113285100B (en) | Performance test system for hydrogen circulating pump of hydrogen fuel cell | |
| CN112268979A (en) | Natural gas hydrogen-doped combustion performance measuring system based on gas mixer structure optimization | |
| CN110763008A (en) | Low-nitrogen combustion method for supporting combustion by primary air mixed oxygen-poor air in combustor | |
| CN202511284U (en) | Numerical control gas burner | |
| CN102425726B (en) | Comprehensive gas distribution device and gas distribution method for explosion-proof tests | |
| RU2817593C1 (en) | Modular gas preparation and distribution system | |
| CN113030368A (en) | Method for testing fire resistance of petrochemical component | |
| CN111258345B (en) | Gas concentration stabilizing device and control method thereof | |
| CN204422224U (en) | " mobile integral type " gas kitchen ranges all-round property testing experiment proving installation | |
| CN203744293U (en) | Numerical controlled gas combustion device | |
| CN218994653U (en) | Vehicle-mounted liquid hydrogen supply system testing device | |
| RU2600484C1 (en) | Modular automated system for mixing natural gas with atmospheric air | |
| CN104501859A (en) | Mobile integrated gas cooker comprehensive performance experiment tester and test method | |
| CN217356498U (en) | Natural gas hydrogen-loading pipeline control system based on PLC | |
| CN217473189U (en) | High-precision fuel gas follow-up flow heat value control system | |
| CN216976520U (en) | Mixed gas transmission and distribution system for natural gas and hydrogen | |
| RU77649U1 (en) | DEVICE FOR PRODUCING A GAS-AIR MIXTURE OF A UNIFIED COMBUSTION HEAT | |
| CN202419136U (en) | Comprehensive distribution device for explosion-proof tests | |
| WO2023015888A1 (en) | Scr catalyst performance evaluation system for marine engine | |
| CN115575303A (en) | Corrosion simulation test device and method for oil-gas pipeline conveying hydrogen sulfide | |
| CN113419025A (en) | Coke oven air excess coefficient real-time monitoring device and adjusting method | |
| CN214374561U (en) | Natural gas hydrogen-doped combustion performance measuring system based on mixer structure optimization |